(57)【要約】【課題】  高抵抗膜で被覆したことにより帯電防止を図ったスペーサを用いた際の、スペーサに隣接する電子放出素子からの放出される電子ビームの軌道のずれを防止し、良好な画像表示が可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】  スペーサ３を配置する行方向配線５の表面に微粒子膜を形成することによって表面形状を制御し、スペーサ３と行方向配線５との非接触領域１６の接触領域１５ａ、１５ｂ近傍の電子放出領域１４ａ，１４ｂより電子放出を図り、スペーサ３の非接触領域１６に電子を照射して電位を低下させ、良好な等電位線１７を形成する。【選択図】      図２
2006012706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子の照射によって発光する発光部材及び第一電位に規定された電極を有するフェースプレートと、前記発光部材に電子を照射する複数の電子放出素子及び該電子放出素子に接続され前記第一電位と異なる第二の電位に規定される複数の配線とを有するリアプレートと、前記配線と前記電極との間に該配線と部分的に接触して配置され、該配線及び該電極と電気的に接続し、前記リアプレートに面する端面が抵抗性を有するスペーサとを有する画像形成装置であって、前記配線の前記スペーサとの接触部周辺には、該スペーサの該配線との非接触部に電子を照射するように形成された電子放出領域を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記配線とスペーサとの接触部が、該配線に平行な方向に沿って等間隔で設けられている請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記スペーサに隣接する電子放出素子が、等間隔で設けられた前記接触部間の非接触部に対応する位置に配置され、スペーサに隣接していない電子放出素子とは異なる初速度ベクトルで電子を放出する請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば表示パネルなどとして用いられる画像形成装置に関するもので、さらに詳しくは、複数の電子放出素子及び該電子放出素子を駆動するための配線を有する第１の基板と、該第１の基板に対向配置され、上記配線よりも高電位に規定された電極を有する第２の基板との間に、上記配線に沿ってリブ状のスペーサーを挟み込んだ画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子源側である第１の基板と、表示面側である第２の基板を間隔をあけて対向配置した画像形成装置では、必要な耐大気圧性を得るために、第１の基板と第２の基板との間に絶縁材料で構成されたスペーサを挟み込んでいる。しかし、このスペーサが帯電して、スペーサ近傍の電子軌道に影響を及ぼし、発光位置ずれを生じさせるという問題を生じていた。これは、例えばスペーサ近傍画素の発光輝度低下や色滲みなどの画像劣化の原因となる。
【０００３】
従来、上記スペーサの帯電防止のために、高抵抗膜で被覆されたスペーサを用いることが知られている。
【０００４】
具体的には、高抵抗膜で被覆されたリブ状のスペーサを、第１の基板の配線に沿って、高抵抗膜がこの配線と第２の基板の電極に直接圧接されるように挟み込んだものや、この高抵抗膜で被覆したスペーサの上下にスペーサ電極を設けておき、高抵抗膜が、このスペーサ電極を介して配線と電極とに接触するように挟み込んだものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、高抵抗膜で被覆されたスペーサの第１の基板側と第２の基板側にそれぞれ導電性の中間層を設け、これを電子ビーム軌道を制御するための電極として作用させることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８０８２１号公報
【特許文献２】特開平１０−３３４８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者等が検討したところ、高抵抗膜を第１の基板の配線と第２の基板の電極に直接圧接した、特許文献１に記載の画像形成装置については、スペーサの帯電が十分に解消されなかったり、スペーサ表面の電位分布が意図しない分布状態を示す場合があることを新たに発見した。
【０００８】
上記現象が生じる原因は、表示装置の製造工程に依存する部分が多く、一概には言えないが、例えば、第１の基板の配線、第２の基板の電極に予期せぬ歪み等が生じている場合や、これらの上に異物が存在する場合、また配線や電極に意図しないバリが生じているなど、スペーサの高抵抗膜と配線や電極との当接が連続的にならず、部分的に接触しない箇所が発生し、十分な電気的接続が取れないことに起因していることが分かって来た。特に、安価な製造方法で作製された配線では、表面形状が部分的に異なることがあり、上述の電気的な接続不良が発生しやすい。
【０００９】
上記のような場合、スペーサの帯電が十分に解決されないだけでなく、スペーサ表面の電位分布に不規則な変化が生じ、電子ビーム軌道が設計通りにならないという不具合を生じる。また、電子ビームは第１の基板から第２の基板に向かって加速されるので、その軌道変化は、第２の基板側よりも、第１の基板側での偏向力による方が顕著に現れる。
【００１０】
第１の基板側でのスペーサ表面の電位分布による電子ビームの偏向について、図１０を用いてさらに具体的に説明する。
【００１１】
図１０（ａ）は、高抵抗膜で被覆されたリブ状のスペーサ３を第１の基板の配線５に沿って介在させたときに、高抵抗膜と配線５とが意図しない部分接触になった場合のスペーサ３表面の電位分布を示した図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の等価回路図である。また、図中の１１は第２の基板の電極、１７は等電位線である。
【００１２】
図１０に示すように、Ｃ点とＡ点間の抵抗がＲ１であるとすると、非接触部であるＢ点では、対応するＤ点とＢ点間の抵抗がＲ１となって、接触部であるＡ点との間の抵抗であるＲ２によって生じる電圧降下分だけＡ点より電位が持ち上がる。これによって、Ｂ点近傍の電子放出素子から放出する電子ビームの軌道は、Ａ点近傍の電子放出素子から放出する電子の軌道とは異なる挙動を示し、その結果、Ａ点とＢ点では画像が異なる（歪む）ことになる。
【００１３】
一方、やはり特許文献１に記載されている、高抵抗膜で被覆したスペーサの上下にスペーサ電極を設けておき、高抵抗膜を、このスペーサ電極を介して第１の基板の配線と第２の基板の電極とに接続した画像形成装置については、スペーサ電極がスペーサの側面に露出することにより、この露出部近傍に電界分布を生じる。この電界分布は、スペーサの長さ方向（配線に平行な方向）にほぼ均一ではあるが、スペーサ電極が露出していない場合に比して強く現れるので、スペーサを設置する際のアライメントのずれにより、隣接する電子放出素子から放射される電子ビームの到達位置が大きく乱されやすくなるだけでなく、放電の原因ともなり、画像の品位を大幅に落としやすいことが分かって来た。これを防止するためには、スペーサ電極がスペーサの側面に露出しないようにするか、スペーサを精度よく設置しなければならず、いずれもコストアップの原因となる。
【００１４】
特許文献２に記載の画像形成装置については、必ず中間層をスペーサ側面に露出させることになるので、上記スペーサ電極がスペーサ側面に露出している場合と同様に、スペーサのアライメント精度を高度に維持しなければ意図した制御ができなくなり、やはりコストアップが避けられない問題がある。また、例えば画素ピッチを小さくした場合、電子ビームの放出位置がスペーサに近くなる結果、所望の電子ビーム到達位置には到達しないことになるが、これへの対応にはスペーサの設計変更を伴わなければならず、コストアップの要因となる。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、望ましくは高抵抗膜で被覆して帯電防止を図ったリブ状のスペーサを用いた際の、該スペーサに隣接する電子放出素子から放出される電子ビームの不規則なずれを防止すると共に、スペーサの設置位置の多少のずれにも拘わらず、隣接する電子放出素子から放出される電子ビームの到達位置の位置ずれを抑制できるようにすることを目的とする。また、同一構成のスペーサを様々な装置形態へ適応できるようにすることをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の画像形成装置は、電子の照射によって発光する発光部材及び第一電位に規定された電極を有するフェースプレートと、前記発光部材に電子を照射する複数の電子放出素子及び該電子放出素子に接続され前記第一電位と異なる第二の電位に規定される複数の配線とを有するリアプレートと、前記配線と前記電極との間に該配線と部分的に接触して配置され、該配線及び該電極と電気的に接続し、前記リアプレートに面する端面が抵抗性を有するスペーサとを有する画像形成装置であって、前記配線の前記スペーサとの接触部周辺には、該スペーサの該配線との非接触部に電子を照射するように形成された電子放出領域を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、配線上の電子放出領域からの電子放出による該配線とスペーサとの「電気的接触状態」を実現することで、該配線とスペーサとの物理的接触状態のばらつきを緩和するができ、電子ビームの到達位置の位置ずれを抑制して良好な表示画像を維持しながら、配線とスペーサの組み立てマージンを広げることができる。よって、高品質な画像表示の画像形成装置を歩留まり良く提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の画像形成装置の好ましい実施形態の表示パネルの構成を示す斜視図であり、一部の構成を切り欠いて示す図である。また、図２（ａ）に図１の表示パネルの部分拡大模式図を、図２（ｂ）に図２（ａ）における行方向配線５とスペーサ３との当接面の模式図を示す。
【００２０】
図１に示されるように、本例の表示パネルは、第１の基板であるリアプレート１と、第２の基板であるフェースプレート２を間隔をあけて対向させ、両者間にリブ状のスペーサ３を挟み込むと共に、周囲を側壁４で封止し、内部を真空雰囲気としたものとなっている。
【００２１】
リアプレート１上には、行方向配線５、列方向配線６、層間絶縁層７（図２（ａ）参照）及び電子放出素子８を形成した電子源基板９が固定されている。
【００２２】
図示される電子放出素子８は、一対の素子電極間に電子放出部を有する導電性薄膜が接続された表面伝導型電子放出素子である。本例は、この表面伝導型の電子放出素子８をＮ×Ｍ個配置し、それぞれ等間隔で形成したＭ本の行方向配線５とＮ本の列方向配線６でマトリクス配線したマルチ電子ビーム源を有するものとなっている。また、本例においては、行方向配線５が層間絶縁層７を介して列方向配線６上に位置しており、しかも行方向配線５には引出端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍを介して走査信号が印加され、列方向配線６には引出端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを介して変調信号（画像信号）が印加されるものとなっている。
【００２３】
行方向配線５及び列方向配線６は、銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布することで形成することができる。また、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成することもできる。
【００２４】
行方向配線５及び列方向配線６の構成材料としては、上記銀ペーストの他に、各種導電材料を適用することができる。例えば、スクリーン印刷法を用いて行方向配線５及び列方向配線６を形成する場合には、金属とガラスペーストと混合させた塗布材料を用いることができ、めっき法を用いて金属を析出させることで行方向配線５及び列方向配線６を形成する場合には、めっき浴材料を適用することができる。
【００２５】
フェースプレート２の下面（リアプレート１との対向面）には、蛍光膜１０が形成されている。本例の表示パネルはカラー表示であるため、蛍光膜１０は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えばストライプ状に塗り分けられており、各色の蛍光体のストライプの間には黒色の導電体（ブラックストライプ）が設けられている。黒色の導電体を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにすること、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防止することなどである。黒色の導電体としては、黒鉛を主成分とした材料を用いることができるが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いることもできる。また、３原色の蛍光体の塗り分け方は、上記ストライプ状だけでなく、例えばデルタ状配列や、それ以外の配列とすることもできる。
【００２６】
上記蛍光膜１０の表面には、導電性部材であるメタルバック（加速電極）１１が設けられている。このメタルバック１１は、電子放出素子８から放出される電子を加速して引き上げるためのもので、高圧端子Ｈｖから高電圧が印加され、前記行方向配線５に比して高電位に規定されるものとなっている。本例のような表面伝導型電子放出素子を用いた表示パネルの場合、通常、行方向配線５とメタルバック１１間には５〜２０ｋＶ程度の電位差が形成される。
【００２７】
行方向配線５上には、行方向配線５と平行に、リブ状のスペーサ３が取り付けられている。このスペーサ３は、行方向配線５上に乗せられた状態で、両端がスペーサ固定ブロック１２に取り付けられて支持されている。スペーサ固定ブロック１２を用いてスペーサ３を固定することで、電子の運動エネルギーが小さく、電子軌道が電場の影響を受けやすい電子放出素子８近傍の電場の乱れを小さくすることができる。
【００２８】
スペーサ３は、表示パネルに耐大気圧性を持たせるために、通常、等間隔で複数設けられ、電子放出素子８、及び該電子放出素子８を駆動するための行方向配線５及び列方向配線６が設けられた電子源基板９を有するリアプレート１と、蛍光膜１０及びメタルバック１１が設けられたフェースプレート２との間に挟み込まれ、上下面がメタルバック１１と行方向配線５にそれぞれ圧接されている。また、リアプレート１とフェースプレート２の周縁部には、側壁４が挟み込まれており、リアプレート１と側壁４の接合部及びフェースプレート２と側壁４の接合部は、それぞれフリットガラスなどによって封止されている。
【００２９】
さらにスペーサ３について説明すると、スペーサ３は、リアプレート１側の行方向配線５及び列方向配線６とフェースプレート２側のメタルバック１１との間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、且つスペーサ３の表面への帯電を防止する程度の導電性を有する。本発明において、スペーサ３は、少なくともリアプレート１に面する端面が抵抗性を有しており、望ましくは、図５に示されるように、絶縁性材料で構成された基体５１と、その表面を被覆する高抵抗膜５２で構成されている。
【００３０】
スペーサ３の基体５１の構成材料としては、例えば石英ガラス、Ｎａなどの不純物含有量を減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナなどのセラミックスなどが挙げられる。この基体５１の構成材料は、その熱膨張率が、電子源基板９、リアプレート１、フェースプレート２などの構成材料と同一または近いものが好ましい。
【００３１】
スペーサ３の表面を被覆する高抵抗膜５２には、高電位側となるメタルバック１１に印加される加速電圧Ｖａを高抵抗膜５２の抵抗値で除した電流が流され、これによってスペーサ３表面への帯電が防止される。このため、高抵抗膜５２の抵抗値は、帯電及び消費電力からその望ましい範囲に設定される。高抵抗膜５２のシート抵抗は、帯電防止の観点からすると、１０14Ω／□以下が好ましく、１０12Ω／□以下であることがより好ましく、１０11Ω／□以下であることが最も好ましい。高抵抗膜５２のシート抵抗の下限は、スペーサ３形状とスペーサ３間に印加される電圧により左右されるが、消費電力を抑制するために、１０5Ω／□以上であることが好ましく、１０7Ω／□以上であることがより好ましい。
【００３２】
高抵抗膜５２を構成する材料の表面エネルギー及び基体５１との密着性や基体５１の温度によっても異なるが、一般的に１０ｎｍ以下の薄膜は島状に形成され、抵抗が不安定で再現性に乏しい。一方、膜厚が１μｍ以上では膜応力が大きくなって膜はがれの危険性が高まり、且つ成膜時間が長くなるため生産性が悪い。従って、基体５１上に形成する高抵抗膜５２の厚みは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が好ましい。より好ましくは、膜厚は５０〜５００ｎｍである。シート抵抗はρ／ｔ（ρ：比抵抗、ｔ：膜厚）であり、前記シート抵抗と膜厚の好ましい範囲から、高抵抗膜５２の比抵抗ρは０．１〜１０8Ωｃｍであることが好ましい。さらにシート抵抗と膜厚のより好ましい範囲を実現するためには、比抵抗ρは１０2〜１０6Ωｃｍとするのが好ましい。
【００３３】
スペーサ３は、前記のように、その表面に形成した高抵抗膜５２に電流が流れることや、表示パネル全体が動作中に発熱することにより、その温度が上昇する。高抵抗膜５２の抵抗温度係数が大きな負の値であると、温度が上昇した時に抵抗値が減少し、高抵抗膜５２に流れる電流が増加し、さらなる温度上昇をもたらすことになる。そして、電流は電源の限界を超えるまで増加し続ける。このような電流の暴走が発生する抵抗温度係数の値は、経験的に、負の値でしかも絶対値が１％以上である。即ち、高抵抗膜５２の抵抗温度係数は、−１％より大きい値であることが好ましい。
【００３４】
高抵抗膜５２の構成材料としては、例えば金属酸化物を用いることができる。金属酸化物の中でも、クロム、ニッケル、銅の酸化物が好ましい。その理由は、これらの酸化物は二次電子放出効率が比較的小さく、電子放出素子８から放出された電子がスペーサ３に当たっても帯電しにくいことにある。これらの金属酸化物以外では、炭素は二次電子放出効率が小さく、好ましい材料である。特に、非晶質カーボンは高抵抗であるため、適切なスペーサ３の表面抵抗が得やすい。
【００３５】
高抵抗膜５２の他の構成材料として、アルミニウムと遷移金属の合金の窒化物は、遷移金属の組成を調整することにより、良導電体から絶縁体まで広い範囲に抵抗値を制御できると共に、表示パネルの製造工程における抵抗値の変化が少なく、安定していることから、好適な材料である。遷移金属元素としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａなどを挙げることができる。
【００３６】
上記合金窒化物膜は、窒素ガス雰囲気を利用した、スパッタ、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着法などの薄膜形成手法により形成することができる。前記金属酸化物膜は、酸素ガス雰囲気を利用した薄膜形成手法で形成することができる。その他、ＣＶＤ法、アルコキシド塗布法でも金属酸化膜を形成することができる。カーボン膜は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法で作製され、特に非晶質カーボン膜は、成膜中の雰囲気に水素が含まれるようにするか、成膜ガスに炭化水素ガスを使用することで得ることができる。
【００３７】
スペーサ３は、前記のように、リアプレート１とフェースプレート２間に挟み込まれており、その表面を被覆している高抵抗膜５２は、リアプレート１側の配線（本例では行方向配線５）と、フェースプレート２側の導電性部材（本例ではメタルバック１１）とに圧接され、それぞれ電気的に接続されている。特に行方向配線５との電気的接続は、図２（ａ）に示されるように、行方向配線５の列方向配線６との交差部が他の箇所に比して列方向配線６の厚み分だけフェースプレート２側に突出していることから、当該部分と高抵抗膜５２が接触することで行われている。即ち、高抵抗膜５２と行方向配線５の電気的接続は、図２（ｂ）に示されるように、行方向配線５の列方向配線６との交差部が接触部１５ａ，１５ｂ、それ以外の箇所が非接触部１６となることで、当該交差部の間隔で行われている。
【００３８】
図２（ａ）に示される等電位線１７及び図２（ｂ）から分かるように、スペーサ３には非接触部１６にも高抵抗膜５２が存在するため、非接触部１５ａ，１５ｂ近傍においてスペーサ３の電位が持ち上がる。これは、先に図１０により説明したように、メタルバック１１から接触部１５ａ，１５ｂへと流れる電流の経路のうち、非接触部１６を介する電流経路の抵抗値の方が、非接触部１６を介さない電流経路（例えば、接触部１５ａ，１５ｂの直上部分からの電流経路）の抵抗値より大きいため、この増加抵抗値による電圧降下分だけ電位が持ち上がるために生じる。
【００３９】
さらに本発明者は、ある条件によっては、非接触部１６の接触部１５ａ，１５ｂ近傍において、行方向配線５からスペーサ３に向かって電子が照射されることを見出した。つまり、行方向配線５の表面形状を制御することで、行方向配線５の一部に電子放出特性を持たせることができるのである。
【００４０】
具体的には表面の粗さを制御し、適当な電界増倍係数βを有するようにする。βは大きいほど電子放出しやすいが、所望でない部分（スペーサ３の配置場所以外）での電子放出を防ぐため、ある程度以下に抑える必要がある。βの制御には、行方向配線５を印刷法で形成する際の焼成温度を変えたり、ペーストの材料を変えたり、ペースト中に微粒子を分散させたり、行方向配線５を形成後に微粒子膜を塗布したりする方法がとられる。
【００４１】
中でも、炭素材料や酸化スズ、酸化クロム等を主成分とする導電性超微粒子が有機溶媒に分散されたものを塗布する方法は、安定した表面形状、βが得られることから好適である。
【００４２】
最適βは、加速電圧、スペーサ３形状、物理的接触長、ギャップ長、行方向配線５の表面状態などから決まる、「定常状態の電界（後述）」によって決定される。即ちスペーサ３近傍の所望の位置では安定して電子放出するが、その他の場所では電子放出しない値が選ばれる。
【００４３】
このように、最適βの決定には多くのパラメータが関与するため、一概には言えないが、おおよそ１００〜１０００程度が好適である。
【００４４】
このように、非接触部１６の接触部１５ａ，１５ｂ近傍において、行方向配線５からスペーサ３に向かって電子が照射されることで、物理的接触面積よりも広い範囲で「電気的接触」をとることができる。
【００４５】
この様子を、図３を用いて説明する。
【００４６】
図３（ａ）は、初期状態、つまり非接触部１６において行方向配線５からスペーサ３に向かって電子が照射される以前の電位分布を示す図であり、図中１７は等電位線である。次に図３（ｂ）のように、接触部１５ａ、１５ｂ近傍において電子照射が始まり、電子照射された部分は電子のエネルギーが十分小さいため負帯電を起こし、電位が下がる。
【００４７】
図３（ｃ）では電子放出が定常状態になり、電子放出されるぎりぎりの電界を保っている（定常状態の電界）。
【００４８】
以上の説明のとおり、電子放出しない図３（ａ）に比べ、電子放出の結果定常状態になった図３（ｃ）では、あたかも接触面積が大きくなったかのように電位が下がっていることがわかる。
【００４９】
本発明にかかるスペーサ３表面におけるリアプレート１近傍の等電位線１７を模式的に図２（ａ）に破線で示す。図２（ｂ）は行方向配線５のスペーサ３との接触状態を示す模式図であり、物理的な接触部１５ｂは、１５ａよりも小さい。また、１４ａ，１４ｂは電子放射領域を模式的に示しており、物理的接触面積に差があるにもかかわらずほぼ等しいことがわかる。
【００５０】
電子放出状態を実際に観察するのは難しいが、鋭意工夫した結果、スペーサ被照射面の事後観察により電子放射領域を推定できることを見出した。具体的には、物理的接触部には圧痕があり、その近傍に変色領域が認められた。別途、電子銃でスペーサを照射したところ、同様の変色を示したことより、上記物理的接触部近傍の変色は電子照射によるものと考えられる。
【００５１】
さらに詳細に接触部を観察した結果、以下の特徴が見られた。
【００５２】
図４（ａ）は上記物理的当接面積が大きい場合の模式図、図４（ｂ）は上記物理的当接面積が小さい場合の模式図である。図中の４１は物理的接触長（圧痕領域）、４２は電気的接触長（変色領域）、４３は変色領域の最外部におけるスペーサ３と行方向配線５のギャップ長である。図４（ａ）、（ｂ）を比較すると、物理的接触長４１に差があるにもかかわらず、電気的接触長４２、ギャップ長４３はほぼ一致している事がわかる。また実際の電子ビームの到達位置にも違いは無く、該電気的接触長４２を電位規定接触部と仮定して電子ビームシュミレーションした結果と一致した。
【００５３】
比較実験として、微粒子膜を塗布しない行方向配線を用い、電子ビーム到達位置に差がある部分を観察したところ、電気的接触長４２に違いがあることが確認され、それぞれ該電気的接触長４２を電位規定接触部と仮定して計算した電子ビーム到達結果と一致した。
【００５４】
即ち、微粒子膜の塗布によって、非接触部１６の接触部１５ａ，１５ｂ近傍において、行方向配線５からスペーサ３に向かう電子放出を制御し、ビーム位置を制御した。換言するならば、スペーサ３と行方向配線５との物理的接触状態が異なっているにもかかわらず、両者間の電気的接続状態は、ほぼ同等な状態とすることが可能となるため、スペーサ３と行方向配線５の物理的接触状態の制御が緩和される。
【００５５】
以上より、各接触ポイントにおいて、電気的接触長４２を一致させることで良好な電子ビーム制御ができることがわかる。
【００５６】
電気的接触長４２は、加速電圧、スペーサ形状、物理的接触長４１、ギャップ長４３、行方向配線５の表面状態などから決まる、定常状態の電界によって決定されると考えられるが、なお不明な点も多く、理論計算で設計するには現状至っていない。しかしながら、上述のように変色領域を観察しながら実験的に各パラメータを決定することは可能である。
【００５７】
本発明においては、図９（ａ）に示すように、図１のＸ方向から見たスペーサ３と行方向配線５の当接状態において、行方向配線５がスペーサ３の厚みより内側で、急激に切り立った形態や、図９（ｂ）に示すように、スペーサ３の底面がフラットでない形態においても、本発明を適用することで、物理的接続よりもばらつきの少ない「電気的接続」を実現することができる。
【００５８】
また、図１及び図２に示されるように、列方向配線６は等間隔であることから、上記接触部１５ａ，１５ｂと非接触部１６は等間隔で形成されており、しかも電子放出素子８は、図１から明らかなように、行方向配線５と列方向配線６の間にあることから、スペーサ３に隣接する電子放出素子８は総て非接触部１６に隣接する位置にあり、この電子放出素子８から放出される電子ビームは、総て非接触部１６に対応するスペーサ３の表面電位の影響を等しく受けるものとなっている。
【００５９】
図５（ｂ）に模式的に示されるように、本例における電子放出素子８の素子電極は、スペーサ３に隣接するもの（５４ｂと５５ｂ、及び、５４ｃと５５ｃ）を除いて、一対の素子電極５４ａと５５ａ、及び、５４ｄと５５ｄのギャップの長さ方向が列方向配線６に平行に設けられている。スペーサ３に隣接する電子放出素子の素子電極５４ｂと５５ｂ、及び、５４ｃと５５ｃは、素子電極ギャップの長さ方向が列方向配線６とθだけ角度をもって設けられている。また、図５（ａ）に破線で示される電子ビーム軌道１８のように、電子放出素子から放出される電子は、電子放出部ではスペーサ３から遠ざかるように飛翔し、スペーサ３の底面近傍に対応する位置から逆にスペーサ３に近付くように飛翔し、最終的に所望の所定照射位置１９に到達している。尚、図５（ａ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する。これらの理由を詳しく説明する。
【００６０】
〔電子放出部近傍〕
図５（ｂ）に模式的に示されるように、電子はマイナス電位の素子電極５５ａ〜５５ｄからプラス電位の素子電極５４ａ〜５４ｄに向かって初速度５７ａ〜５７ｄを持って放出される。また、スペーサ３に隣接する電子放出素子の素子電極５４ｂと５５ｂ、５４ｃと５５ｃは、各素子電極ギャップの長さ方向が列方向配線６とθだけ角度をもって設けられている。よって、スペーサ３に隣接する電子放出素子から放出された電子はスペーサから遠ざかる成分（Ｙ方向成分）を持った初速度ベクトル５７ｂ、５７ｃで放出されるため、電子放出部近傍ではスペーサ３から遠ざかるような軌道をとる。一方、スペーサ３に隣接していない電子放出素子から放出された電子の初速度ベクトル５７ａ，５７ｄは、スペーサ３から遠ざかる成分を持っていないのでスペーサ３と平行な軌道をとる。
【００６１】
スペーサ３に隣接する電子放出素子の素子電極５４ｂと５５ｂ、５４ｃと５５ｃをθを設けずに構成した場合（即ち放出電子初速度ベクトル５７ｂ，５７ｃを５７ａ，５７ｄと等しくした場合）の電子ビーム軌道１８及び初速度ベクトル５７ａ〜５７ｄを図６（ａ）、（ｂ）に示す。図６（ａ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する。
【００６２】
図６（ｂ）に示すとおり、電子の初速度ベクトル５７ａ〜５７ｄは等しいが、図６（ａ）に示すように、スペーサ３の作り出す電位分布２０によって、電子ビーム最終到達位置は、ΔＳだけスペーサ３寄りになる。
【００６３】
また、図５と同じ素子電極構成で、スペーサ３を取り除いた場合の電子ビーム軌道１８及び初速度ベクトル５７ａ〜５７ｄを図７（ａ），（ｂ）に示す。図７（ａ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する。
【００６４】
図７（ｂ）に示すとおり、電子の初速度ベクトル５７ａ，５７ｄと５７ｂ，５７ｃが異なるため、図７（ａ）に示すように、初速度ベクトル５７ｂと５７ｃで放出された電子ビーム最終到達位置は、ΔＹだけ本来の所定照射位置５３から遠ざかる。
【００６５】
図８を用い、ΔＹについて詳細に説明する。
【００６６】
図８は、電子の放出点と到達点を表す模式図で、矢印５７ａ，５７ｂの始点が放出点、終点が到達点を表す。ちょうどフェースプレート２上方からリアプレート１を透かして見た図に相当する。
【００６７】
Ｌは曲進量と呼ばれ、初速度ベクトル５７ａ，５７ｂの大きさに依存し、初速度ベクトル５７ａ，５７ｂの大きさが等しければほぼ等しい。即ち、素子間の印加電圧が等しければほぼ等しい。従って、図８の矢印５７ａ，５７ｂの長さは同じである。この時、
ΔＹ＝Ｌ×ｓｉｎθ
である。また、Ｘ方向にも変移量が存在し、
ΔＸ＝Ｌ×（１−ｃｏｓθ）
である。
【００６８】
θが十分小さければ、ΔＹに対してΔＸは十分小さく、例えばθ＝１０°では
ΔＸ／ΔＹは、０．０９以下である。
【００６９】
〔スペーサ３の底面近傍対応位置〕
図２で説明したように、スペーサ３の高抵抗膜５２が、列方向配線６との交差部毎に行方向配線５と「電気的接触」している結果、図２（ｂ）に示す非接触部１６の電位が上昇し、図５（ａ）に示すように、スペーサ３の底面近傍に対応するところでは上に凸の等電位線２０を生じ、電子ビーム１８はスペーサ３に近付くように飛翔する。
【００７０】
以上の説明のとおり、本例のビーム軌道設計は、スペーサ３によって生じたΔＳを，θによってΔＹだけ補償するという思想である。
【００７１】
実際の設計では、例えば静電界計算と電子ビーム軌道シミュレーションから、所定照射位置５３に到達するθと接触状態を決定する。また、実測データに基づく条件決定も可能である。
【実施例】
【００７２】
（実施例１）
本例で説明した表示パネルにつき、スペーサ３の基体５１として、旭ガラス（株）製のＰＤ２００を用い、高抵抗膜５２として窒化タングステン・ゲルマニム合金化合物（ＷＧｅＮ）を、タングステンターゲットとゲルマニウムターゲットを窒素ガス中で、同時スパッタリングして成膜した。この時スペーサ３の基体５１を回転させながら成膜することで、表面全面にわたり、膜厚が２００Å、シート抵抗が２．５×１０12Ω／□であった。スペーサ３の総厚は３００μｍ、総高さを２．４ｍｍとした。
【００７３】
洗浄した青板ガラスの表面に、厚さ０．５μｍのＳｉＯ2層をスパッタリングにより形成し、リアプレート１とした。該リアプレート１上にスパッタ成膜法とフォトリソグラフィー法を用いて表面伝導型電子放出素子の素子電極を形成した。材質は５ｎｍのＴｉ、１００ｎｍのＮｉを積層したものである。また、素子電極間隔は２μｍ、スペーサ３に隣接する素子電極角度θを６．１°とした。
【００７４】
続いて、Ａｇペーストを所定の形状に印刷し、４８０℃で焼成することにより列方向配線６を形成した。該列方向配線６は電子源形成領域の外部まで延長され、図１における電子源駆動用配線Ｄｙ１〜Ｄｙｎとなる。この列方向配線６の幅は１００μｍ、厚さは約１０μｍ、間隔は３００μｍである。
【００７５】
次に、ＰｂＯを主成分とし、ガラスバインダーを混合したペーストを用い、同じく印刷法により層間絶縁層７を形成した。これは上記列方向配線６と後述の行方向配線５を絶縁するもので、厚さ約２０μｍとなるように形成した。
【００７６】
続いて、上記絶縁層７上に列方向配線６の場合と同じ手法で、幅が３００μｍ、厚さが約１０μｍ、間隔が９２０μｍの行方向配線５を形成した。該行方向配線５は、電子源形成領域の外部まで延長され、図１における電子源駆動用配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍとなる。
【００７７】
続いて、素子電極５４ａ〜５４ｄ，５５ａ〜５５ｄを形成したリアプレート１上に、スパッタリング法によりＣｒ膜を形成し、フォトリソグラフィー法により、導電性薄膜５６ａ〜５６ｄの形状に対応する開口部をＣｒ膜に形成した。続いて、有機Ｐｄ化合物の溶液（ｃｃｐ−４２３０：奥野製薬（株）製）を塗布して、大気中３００℃、１２分間の焼成を行って、ＰｄＯ微粒子膜を形成した後、上記Ｃｒ膜をウェットエッチングにより除去して、リフトオフにより所定の形状の導電性薄膜５６ａ〜５６ｄとした。
【００７８】
最後に行方向配線５上に微粒子膜を形成した。該微粒子膜は、帯電防止膜も兼ね、リアプレート１全面に渡り、形成した。
【００７９】
酸化スズに酸化アンチモンをドープした酸化物微粒子をエタノールとイソプロパノールの１：１混合液に分散させたものを用いた。固形物の質量濃度は約０．１質量％とした。微粒子の粒径は、５〜１５ｎｍであった。
【００８０】
塗布方法としてはスプレー法を用いた。スプレー装置を用い、液圧０．０２５ＭＰａ、エアー圧１．５Ｋｇ／ｃｍ2、基板−ヘッド間距離５０ｍｍ、ヘッド移動速度０．８ｍ／ｓｅｃの条件で塗布を行った。塗布後、３８０℃で１０分焼成した。この微粒子膜の厚さは３０ｎｍ、シート抵抗は１０10Ω／□台であった。
【００８１】
尚、本発明において導電性微粒子の成分は、酸化錫に限らず、炭素材料や、酸化クロム等も好適に使用できる。
【００８２】
以上のようにして作製した表示パネルにおいて、メタルバック１１への印加電圧を１５ｋＶ、行方向配線５と列方向配線６間への印加電圧は１４Ｖとして画像表示を行ったところ、Ｘ方向のビームずれ（ΔＸ）は検知限界以下で、良好な画像を表示することができた。
【００８３】
また、スペーサ３を事後観察したところ、物理的接触長４１には０〜１００μｍとばらつきがあったものの、変色領域から推定される電気的接触長４２は、ほぼ１１０μｍであり、その１１０μｍの最外部のギャップ４３は約３μｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の画像形成装置の好ましい実施形態の表示パネルの構成を示す斜視図である。
【図２】図１の表示パネル部分拡大模式図、及び、行方向配線とスペーサとの当接面の模式図である。
【図３】本発明にかかる、スペーサと行方向配線との電気的接触の説明図である。
【図４】本発明にかかる、スペーサと行方向配線との電気的接触の説明図である。
【図５】本発明の画像形成装置のさらに好ましい実施形態の表示パネルの構成を示す模式図である。
【図６】図５の表示パネルにおいて、素子電極の方向を一定に形成した場合の構成を示す模式図である。
【図７】図５の表示パネルにおいて、スペーサを形成しなかった場合の構成を示す模式図である。
【図８】図５の表示パネルにおける、初速度ベクトルの違いによる照射位置の補正の説明図である。
【図９】本発明において採用される、スペーサと行方向配線との当接状態の他の実施形態を示す図である。
【図１０】従来の画像形成装置における、スペーサ表面の電位分布による電子ビームの偏向の説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  リアプレート
２  フェースプレート
３  スペーサ
４  側壁
５  行方向配線
６  列方向配線
７  層間絶縁層
８  電子放出素子
９  電子源基板
１０  蛍光膜
１１  メタルバック
１２  スペーサー固定ブロック
１４ａ，１４ｂ  電子放出領域
１５ａ，１５ｂ  接触部
１６  非接触部
１７  等電位線
１８  電子ビーム軌道
２０  等電位線
４１  物理的接触長
４２  電気的接触長
４３  ギャップ長
５１  基体
５２  高抵抗膜
５３  所定照射位置
５４ａ〜５４ｄ，５５ａ〜５５ｄ  素子電極
５６ａ〜５６ｄ  導電性薄膜
５７ａ〜５７ｄ  初速度ベクトル
【図１】
2006012706.tif 000003
【図２】
2006012706.tif 000004
【図３】
2006012706.tif 000005
【図４】
2006012706.tif 000006
【図５】
2006012706.tif 000007
【図６】
2006012706.tif 000008
【図７】
2006012706.tif 000009
【図８】
2006012706.tif 000010
【図９】
2006012706.tif 000011
【図１０】
2006012706.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月15日(2005.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子の照射によって発光する発光部材及び第一電位に規定された電極を有するフェースプレートと、前記発光部材に電子を照射する複数の電子放出素子及び該電子放出素子に接続され前記第一電位と異なる第二の電位に規定される複数の配線とを有するリアプレートと、前記配線と前記電極との間に該配線と部分的に接触して配置され、該配線及び該電極と電気的に接続し、前記リアプレートに面する端面が抵抗性を有するスペーサとを有する画像形成装置であって、前記配線の前記スペーサとの接触部周辺に、該スペーサの該配線との非接触部に電子を照射する電子放出領域を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電子放出領域は、前記配線上に位置する導電性微粒子である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記導電性微粒子の粒径が５〜１５ｎｍである請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記配線の主成分が銀であり、前記導電性微粒子が酸化スズに酸化アンチモンをドープした酸化物微粒子である請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記配線とスペーサとの接触部が、該配線に平行な方向に沿って等間隔で設けられている請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記スペーサに隣接する電子放出素子が、等間隔で設けられた前記接触部間の非接触部に対応する位置に配置され、スペーサに隣接していない電子放出素子とは異なる初速度ベクトルで電子を放出する請求項５に記載の画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の画像形成装置は、電子の照射によって発光する発光部材及び第一電位に規定された電極を有するフェースプレートと、前記発光部材に電子を照射する複数の電子放出素子及び該電子放出素子に接続され前記第一電位と異なる第二の電位に規定される複数の配線とを有するリアプレートと、前記配線と前記電極との間に該配線と部分的に接触して配置され、該配線及び該電極と電気的に接続し、前記リアプレートに面する端面が抵抗性を有するスペーサとを有する画像形成装置であって、前記配線の前記スペーサとの接触部周辺に、該スペーサの該配線との非接触部に電子を照射する電子放出領域を有することを特徴とする。